Що таке лейденська банка?

Як накопичити заряд, наприклад, електрони? Це питання було актуальним у всі часи. І допомогла вирішити його, так звана, лейденська банка. Але давайте не забігати наперед, а розглянемо все по порядку.

Знаменитий фізик Бенджамін Франклін вважав, що при електризації якась рідина - "флюїд" перетікає з одного тіла до іншого. Наприкінці XIX ст., вчені виявили, що ніякої рідини тут немає, а є частинки, заряджені електричним зарядом, і найдрібніша з них була названа електроном і негативного заряду менше, ніж у електрона, виявляється, бути не може. Якщо в атома речовини відібрати електрони, то цей атом зарядиться позитивно; якщо передати зайві – то негативно. При терті бурштину об шерсть, наприклад, електрони переходять від шерсті на бурштин, він заряджається негативно, а шерсть – позитивно; при натиранні шовком скла відбувається зворотне: скло заряджається позитивно, а шовк негативно. Поступово процес натирання механізувався, і вчені створили електричні машини. Зараз майже в кожній школі є така електрична, або, вірніше, електрофорна машина зі скляним диском.

Але коли в лабораторії голландського міста Лейдена спробували електризувати воду воду в скляній колбі, отримавши таким чином перший в історії конденсатор, то іскра виявилася такою потужною, що експериментатор - студент на ім'я Канеус - мало не був убитий нею. Згодом вчені фон Клейст та Мушенбрук надали сучасного вигляду конденсатору, виконавши колбу з обкладками з фольги зсередини та зовні. Так було відкрито знамениту лейденську банку, таємничі досліди з якою швидко завоювали популярність у наукових і навіть аристократичних колах.

Француз Жан Нолле у присутності короля Людовіка XV продемонстрував кумедний експеримент. Двісті придворних короля погодилися пропустити через себе заряд лейденської банки. І довгий ланцюг з кавалерів, що взялися за руки, і дам з вереском підскочив вгору. Коли сміх і захоплення з приводу досвіду затихли, Нолле продемонстрував і вбивчу силу електрики. Той же електричний заряд був пущений через тіло горобця, а потім миші – вони були вбиті іскрою!

Навіть ченці і ті проводили досліди з лейденською банкою. Відомий грандіозний досвід, коли 700 ченців із Парижа, взявшись ланцюжком за руки, провели експеримент Канеуса, пропустивши через себе струм від лейденської банки. Електричний розряд був настільки сильний, що всі 700 людей, зведені судомою, скрикнули.

Нині мало хто користується лейденськими банками, вони збереглися хіба що на шкільних електрофорних машинах. Сучасні ємні конденсатори, здатні накопичити велику кількість електронів, роблять із алюмінієвої фольги, покритої дуже тонкою плівкою оксиду алюмінію. Ця плівка, як скло в лейденській банці, розділяє електроди – алюмінієву плівку та спеціальний електроліт (рідина). Чим тонша плівка, тим ємніше конденсатор, але тим швидше вона може бути пробита іскрою.

Електролітичні конденсатори, справжні "лейденські банки" для електронів, знаходяться у багатьох електронних приладах, наприклад, телевізорах. Іноді вони пробиваються іскрою, і тоді весь їхній заряд миттєво переходить у тепло. У сучасних молекулярних конденсаторах підвищують не розмір, а електричну ємність, що вигідніше. На таких конденсаторах, як накопичувач енергії, електромобіль може проїхати сотні метрів. Але все одно конденсатор принципово не може нагромадити великих кількостей енергії. Найкращі конденсатори в сотні разів менш енергоємні, ніж, наприклад, маховики або електричні акумулятори.